DE2157125A1 - POWER SUPPLY FOR ELECTRICAL EQUIPMENT WITH LADDERS COOLED TO LOW TEMPERATURE - Google Patents
POWER SUPPLY FOR ELECTRICAL EQUIPMENT WITH LADDERS COOLED TO LOW TEMPERATUREInfo
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Description
Stromzuführung für elektrische Einrichtungen mit auf Tieftemperatur gekühlten Leitern.Power supply for electrical equipment with conductors cooled to low temperatures.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromzuführung für elektrische Einrichtungen mit auf Tieftemperatur gekühlten Leitern, insbesondere Supraleitern, deren Ende an einem Normalleiter angeschlossen ist, der mit einem Wärmeaustauscher versehen ist.The invention relates to a power supply for electrical Devices with conductors cooled to a low temperature, in particular superconductors, the end of which is on a normal conductor is connected, which is provided with a heat exchanger.
Bei elektrischen Einrichtungen mit Supraleitern, beispielsweise bei supraleitenden Kabeln, Spulen oder Maschinen, muß häufig elektrischer Strom dem auf eine Temperatur unterhalb seiner Sprungtemperatur abgekühlten Supraleiter von einer auf höherer Temperatur, insbesondere auf Raumtemperatur, befindlichen Stelle zugeführt werden. Da der Supraleiter schon weit unter Raumtemperatur seine Supraleitfähigkeit verlieren würde, wird zur Überbrückung der Temperaturdifferenz elektrisch normalleitendes Material, beispielsweise Aluminium oder Kupfer, verwendet, das an einer Stelle mit dem Supraleiter verbunden ist, die auf einer Temperatur unterhalb der Sprungtemperatur des Supraleiters gehalten wird.In electrical devices with superconductors, for example in superconducting cables, coils or machines, must often electric current from a superconductor, which has been cooled to a temperature below its critical temperature higher temperature, in particular at room temperature, are fed to the location. Since the superconductor is already far would lose its superconductivity below room temperature, normal electrical conductivity is used to bridge the temperature difference Material, for example aluminum or copper, is used, which is connected to the superconductor at one point is that at a temperature below the transition temperature of the superconductor is held.
In supraleitenden Wechsel- oder Drehstromkabeln können die Leiter bekanntlich als konzentrische Rohre gestaltet sein, deren Innenrohr als Hinleiter und deren Außenrohr als Rückleiter benutzt wird. Die Verkettung der drei Phasen erfolgt außerhalb des eigentlichen Kabels. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sich das elektromagnetische Feld nur zwischen dem Innen- und dem Außenleiter befindet. Die Supraleiter für Wechselstrom von 50 Hz werden am besten aus reinen Metallen,As is well known, the conductors in superconducting AC or three-phase cables can be designed as concentric tubes, whose inner tube is used as an outgoing conductor and whose outer tube is used as a return conductor. The three phases are linked outside of the actual cable. This arrangement has the advantage that the electromagnetic field is only between the inner and outer conductors. The superconductors for alternating current of 50 Hz are best made of pure metals,
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wie "beispielsweise Niob oder Blei, hergestellt. Diese haben nur sehr geringe Hystereseverluste, solange man unter einer vorbestimmten kritischen Feldstärke bleibt. Solche Kabel mit konzentrischen Leitern können bei hohen Spannungen von beispielsweise 220 kV und höher betrieben werden. Da supraleitende Kabel für extrem hohe Übertragungsleistungen im Bereich von etwa 1 GW an aufwärts eingesetzt werden, sind die Stromzuführungen somit nicht nur für hohe Spannung, sondern auch für hohe Ströme von etwa 10 kA an aufwärts auszuführen.like "for example niobium or lead. These have only very low hysteresis losses as long as one remains below a predetermined critical field strength. Such cables with concentric conductors can be operated at high voltages of, for example, 220 kV and higher. Because superconducting Cables for extremely high transmission capacities in the range of around 1 GW and up are used This means that power supplies should not only be designed for high voltage, but also for high currents from around 10 kA upwards.
Als Kühlmittel für Supraleiter kommt praktisch nur Helium in Frage. Man braucht somit nicht nur eine Stromzuführung für hohe Spannung und hohe Ströme, die für ein Temperaturgefälle von Raumtemperatur bis unterhalb der Sprungtemperatur des Supraleiters ausgelegt ist, sondern auch eine spannungsfeste Zuführung der Kühlmedien, weil diese sich auf Leiterpotential und somit auf Hochspannung befinden.Practically only helium can be used as a coolant for superconductors. So you don't just need a power supply for high voltage and high currents, which are responsible for a temperature gradient from room temperature to below the critical temperature of the Superconductor is designed, but also a voltage-proof supply of the cooling media, because these relate to conductor potential and are therefore on high voltage.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1665 940 (VPA 68/8295) ist eine Stromzuführung zu einem supraleitenden Kabel bekannt, bei der Wärmeaustauscher vorgesehen sind, die sich in direktem Kontakt mit dem Normalleiter befinden. Diese Ausführungsform ist jedoch wegen der verhältnismäßig geringen Länge der Kühlmittelzuführungen nur für mittlere Leiterspannungen geeignet. ·From the German Offenlegungsschrift 1665 940 (VPA 68/8295) a power supply to a superconducting cable is known in which heat exchangers are provided, which are located in are in direct contact with the normal conductor. However, this embodiment is because of the relatively low The length of the coolant supply is only suitable for medium conductor voltages. ·
Aus der Druckschrift "Conference on Low Temperatures Electric and Power», London,24· bis 26.3.69, SeitenY2555 und 259 ist eine Stromzuführung zu einem Supraleiter bekannt mit Wärmeaustauschern für den Normalleiter, die durch elektrische Isolierstoffe vom Normalleiter getrennt ist. Für eine hochspannungsfeste Stromzuführung müssen entsprechend hochwertige elektrische Isolierstoffe verwendet werden. Solche Isolierstoffe sind jedoch schlechte Wärmeleiter. Mit dieser Ausführungsform erhält man deshalb mit zunehmender Spannung und hohem Strom eine relativ geringe Wärmeabführung.From the publication "Conference on Low Temperatures Electric and Power", London, 24 to 26.3.69, pages Y2 5 55 and 259, a power supply to a superconductor is known with heat exchangers for the normal conductor, which is separated from the normal conductor by electrical insulating materials a high-voltage-resistant power supply must be used accordingly high-quality electrical insulating materials. Such insulating materials are, however, poor heat conductors. With this embodiment, therefore, with increasing voltage and high current, a relatively low heat dissipation is obtained.
Man kann zwar in solchen Stromzuführisjigen. für Leiter, dieOne can indeed in such Stromzuführisjigen. for leaders who
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sich auf kryogener Temperatur befinden, das aufsteigende, durch das Sieden der Kühlflüssigkeit entstehende Gas, das sich entsprechend erwärmt, zur Kühlung der Stromzuführung "benutzen. Bei der Kühlung von elektrischen Einrichtungen mit Supraleitern, insbesondere supraleitenden Wechselstromkabeln, mit einem gasförmig-flüssigen Zweiphasengemisch können jedoch Schwierigkeiten auftreten, weil die längs des Kabels auftretende Verdampfung zu ständig zunehmender Strömungsgeschwindigkeit des Gases führt, das die Plüssigkeitstropfen mitreißt und damit eine gleichmäßige Kühlung verhindert. are at cryogenic temperature, the rising, Gas produced by the boiling of the cooling liquid, which heats up accordingly, for cooling the power supply "Use. When cooling electrical equipment with superconductors, especially superconducting AC cables, with a gas-liquid two-phase mixture, however, difficulties can arise because the length of the cable Occurring evaporation leads to a steadily increasing flow rate of the gas that the liquid drops entrains and thus prevents even cooling.
Die Verwendung von verdampfenden Kühlmitteln bei getrennten Kühlaggregaten für die Kühlung der Stromzuführung hat außerdem den Nachteil, daß nur eine verhältnismäßig geringe Spannungsdifferenz überbrückt werden kann, weil verdampfende Kühlmittel im gasförmigen Zustand bei Normaldruck bekanntlich nur eine erheblich verminderte Durchschlagsspannung besitzen. Verdampftes Helium hat beispielsweise bei Normaltemperatur nur eine Durchschlagsfestigkeit von etwa 3 kV/cm, die sich bei strömendem Gas noch vermindert.The use of evaporating coolants with separate cooling units for cooling the power supply also has the disadvantage that only a relatively small voltage difference can be bridged because it is evaporating It is known that coolants in the gaseous state at normal pressure only have a considerably reduced breakdown voltage. Evaporated helium, for example, only has a dielectric strength of about 3 kV / cm at normal temperature, which is at flowing gas is still reduced.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Stromzuführung für elektrische Einrichtungen mit Supraleitern zu schaffen, die für hohe Ströme und ein hohes Leiterpotential bei kryogenen Temperaturen geeignet ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zu- und Ableitung des Kühlmittels zum Wärmetauscher aus elektrisch isolierendem Material bestehen und jeweils'als'Spirale gestaltet sind, deren Windungen den Normalleiter umschließen, und daß der Zu- und Ableitung jeweils eine elektrische Widerstandsanordnung zugeordnet ist, die einen Spannungsteiler bildet, der einen Spannungsgradienten in der Kühlflüssigkeit erzeugt, der kleiner ist als die Durchschlagsspannung für entsprechende Längeneinheiten. Die Widerstandsanordnung kann in einfacher Weise aus einer Halbleiterschicht an der Innenoberfläche des Kühlrohres bestehen. Diese Halbleiterschicht erzeugtThe invention is based on the object of creating a power supply for electrical devices with superconductors, which is suitable for high currents and a high conductor potential at cryogenic temperatures. This object is achieved according to the invention solved in that the supply and discharge of the coolant to the heat exchanger made of electrically insulating material exist and are each designed as a spiral, whose Windings enclose the normal conductor, and that the supply and discharge lines are each assigned an electrical resistor arrangement that forms a voltage divider that creates a voltage gradient in the cooling liquid that is smaller than the breakdown voltage for corresponding units of length. The resistor arrangement can be in simpler Way from a semiconductor layer on the inner surface of the cooling pipe exist. This semiconductor layer is generated
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einen konstanten Spannungsgradienten und damit einen stetigen Spannungsverlauf über der länge Kühlmittelzu- oder Kühlmittelableitung. Es kann aber auch eine Widerstandsanordnung vorgesehen sein, v/elche die Gesamt spannung Über der Rohrlänge in vorzugsweise gleiche Stufen unterteilt. Zu diesem Zweck kann ein ohmscheri ein ohmisch-kapazitiver oder ein kapazitiver Spannungsteiler vorgesehen sein.a constant voltage gradient and thus a constant voltage curve over the length of the coolant supply or coolant discharge. However, a resistor arrangement can also be provided which divides the total voltage over the length of the pipe into preferably equal stages. To this For this purpose, an ohmic, ohmic-capacitive or a capacitive voltage divider can be provided.
Pur die Kühlung der Stromzuführung kann vorzugsweise ein einphasiges Kühlmittel, beispielsweise flüssiges Helium, verwendet werden, das die Wärme von einem Wärmeaustauscher abführt, " der auf dem Normalleiter in unmittelbarer Nähe des Supraleiteranschlusses angeordnet ist. Zur stufenweisen Temperaturführung des Hormalleiters von der Temperatur des Supraleiters auf Raumtemperatur können zweckmäßig noch mehrere Wärmeaustauscher, vorzugsweise in direktem Kontakt mit dem Normalleiter, angeordnet sein, deren Wärme mit anderen Kühlmitteln abgeführt wird. Es kann beispielsweise der dem Supraleiteranschluß benachbarte Wärmeaustauscher mit Helium, ein weiterer mit Wasserstoff und ein dritter mit Stickstoff gekühlt werden. A single-phase can preferably be used for cooling the power supply A coolant, for example liquid helium, is used, which removes the heat from a heat exchanger, "the one on the normal conductor in the immediate vicinity of the superconductor connection is arranged. For gradual temperature control of the normal conductor from the temperature of the superconductor Several heat exchangers can expediently be kept at room temperature, preferably in direct contact with the normal conductor, be arranged whose heat is dissipated with other coolants. It can, for example, be the connection to the superconductor Adjacent heat exchangers can be cooled with helium, another with hydrogen and a third with nitrogen.
Eine besonders vorteilhafte weitere Ausgestaltung der Strom-. zuführung nach der Erfindung besteht darin, daß wenigstens * die Zuleitung oder die Ableitung des Kühlmittels zu den einzelnen Wärmeaustauschern den Mantel eines Kegelstumpfs bildet, dessen Achse etwa gleich der Achse des Normalleiters ist. Der Außendurchmesser jeder der Windungen wird dann wenigstens annähernd gleich, vorzugsweise etwas größer gewählt als der Innendurchmesser der folgenden größeren Tfindung der Spirale. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Kühlmittelleitung zugleich einen Strahlungsschild für die in Achsrichtung des Normalleiters, beispielsweise von einer entsprechenden Durchführung in Richtung auf den Supraleiter eingestrahlte Wärme bildet.A particularly advantageous further embodiment of the current. Supply according to the invention consists in that at least * the supply line or the discharge line of the coolant to the individual heat exchangers forms the jacket of a truncated cone, the axis of which is approximately equal to the axis of the normal conductor. The outside diameter of each of the turns is then selected to be at least approximately the same, preferably somewhat larger than the inside diameter of the following larger diameter of the spiral. This arrangement has the advantage that the coolant line at the same time forms a radiation shield for the heat radiated in the axial direction of the normal conductor, for example from a corresponding passage in the direction of the superconductor.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die ZeichnungTo further explain the invention, reference is made to the drawing
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Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel einer Stromzuführung für einen Supraleiter nach der Erfindung schematisch veranschaulicht ist.Reference is made in the one embodiment of a power supply for a superconductor according to the invention is illustrated schematically.
In Jj1Ig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Stromzuführung für eine Phase mit koaxial zueinander angeordnetem Hin- und Rückleiter dargestellt. Fig.2 zeigt eine besondere Ausführungsform eines Spannungsteilers.In Jj 1 Ig. 1 shows a longitudinal section through a power supply for one phase with the forward and return conductors arranged coaxially to one another. Fig. 2 shows a particular embodiment of a voltage divider.
In Fig.1 sind zwei koaxial zueinander angeordnete Träger 1 und 2 für jeweils einen Supraleiter vorgesehen. Der Träger 1 ist außen mit einer supraleitenden Schicht 3 und der Träger ist innen in gleicher Weise mit einer supraleitenden Schicht 4 versehen. Der Supraleiter 3 kann beispielsweise der Hin- und der Supraleiter 4 der Rückleiter der gleichen Phase eines supraleitenden Kabels sein. Im Zwischenraum zv/ischen den beiden supraleitenden Schichten 3 und 4» deren Lage in bekannter Weise durch Stützer 5 vorgegeben ist, befindet sich ein geeignetes flüssiges Kühlmittel 6, insbesondere Helium, das die Supraleiter 3 und 4 unterhalb ihrer Sprungtemperatur hält und in der dargestellten Ausführungsform gleichzeitig zur Kühlung und zur Spannungsisolierung benutzt wird.In FIG. 1 there are two carriers 1 which are arranged coaxially to one another and 2 for one superconductor each. The carrier 1 is outside with a superconducting layer 3 and the carrier is provided on the inside with a superconducting layer 4 in the same way. The superconductor 3 can, for example, be the and the superconductor 4 can be the return conductor of the same phase of a superconducting cable. In the space between the two superconducting layers 3 and 4 »the position of which is predetermined in a known manner by supports 5, there is a suitable one liquid coolant 6, in particular helium, which keeps the superconductors 3 and 4 below their critical temperature holds and is used in the illustrated embodiment for cooling and voltage isolation at the same time.
Abweichend von der dargestellten Ausführungsform kann das als Kühlmittel dienende flüssige Helium auch jeweils innerhalb des Trägers 1 und außerhalb des Trägers 2 in einem zusätzlichen Rohr geführt werden. Eine solche Ausführungsform ermöglicht die Isolation zwischen den beiden Supraleitern 3 und 4 mit Hochvakuum, mit einem geeigneten Kunststoff oder mit einem ruhenden nicht strömenden Kühlmittel.Notwithstanding the embodiment shown, this can serving as a coolant liquid helium also inside the carrier 1 and outside of the carrier 2 in an additional Pipe are guided. Such an embodiment enables the insulation between the two superconductors 3 and 4 with a high vacuum, with a suitable plastic or with a static, non-flowing coolant.
Am Ende des konzentrischen Systems mit den Leitern 3 und 4 ist ein Isolierkörper 8 angeordnet. Die Leiteranordnung stützt-sich mittels Stützer 9 auf einem Strahlungsschild 10 ab, das mittels einer thermischen Isolierung 11 in einem äußeren Schutzrohr 12 gelagert ist. An das Schutsrohr 1-2 ist ein Vakuumbehälter 1'3 angeschlossen, der mit einen Anschluf3 14 für eine Hochvakuumpumpe versehen ist und der die gesarateAt the end of the concentric system with the conductors 3 and 4, an insulating body 8 is arranged. The ladder arrangement is supported by means of supports 9 on a radiation shield 10 which is mounted in an outer protective tube 12 by means of thermal insulation 11. At the Schutsrohr 1-2 is a vacuum container 1'3 connected, which is connected to a connection 3 14 is provided for a high vacuum pump and the gesarate
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Stromzuführung mit einem Normalleiter 20 enthält. Der Rückleiter 4 ist innerhalb des Vakuumbehälters 13 über eine kegelförmige hohle Kühlmittelzuführung 18 zu einem zylinderförmigen Leiter 15 erweitert, der mittelö einer Hochvakuumdichtung 16 nach außen geführt iat.Power supply with a normal conductor 20 contains. The return conductor 4 is inside the vacuum container 13 via a conical hollow coolant supply 18 expanded to a cylindrical conductor 15, the middle of a high vacuum seal 16 outward iat.
Die Stromzuführung zum Hinleiter 3 erfolgt über eine normalleitende auf Normaltemperatur und Hochspannung befindliche Durchführung 19, die gegebenenfalls mit einer besonderen Kühleinrichtung veraehen sein kann. Diese Durchführung 19 kann in bekannter Weise aus einem Isolator bestehen, der außen für eine ausreichende Spannungsfestigkeit an Luft und innen für Hochvakuum ausgelegt sein muß.The power supply to the outgoing conductor 3 takes place via a normally conductive one located at normal temperature and high voltage Implementation 19, possibly with a special Cooling device can be veraehen. This implementation 19 can consist in a known manner of an insulator, the outside for a sufficient dielectric strength in air and must be designed for high vacuum inside.
Auf dem Normalleiter 20, der beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium bestehen und innerhalb der Durchführung 19 als massiver Leiter ausgeführt sein kann, befinden sich drei Wärmeaustauscher 21, 22 und 23» die in direktem Kontakt mit dem Normalleiter stehen, der in diesem Bereich vorzugsweise aus dünnen Drähten, einem dünnen Netzgeflecht oder auch aus dünnen Einzelzylindern bestehen kann, die mit 24 bezeichnet sind. Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, den Normalleiter im Bereich der Wärmeaustauscher 21 bis 23 aus einem anderen Material, vorzugsweise Nickel, herzustellen. Die Stärke dieser dünnen Einzelleiter wird durch die Eindringtiefe des Stromes bei der Frequenz des Leiters und der jeweiligen Temperatur bestimmt. Zur Herstellung des Temperaturgefälles zwischen den Supraleitern 3 und 4 und der Normaltemperatur außerhalb der Durchführung 19 können die verschiedenen Wärmeaustauscher 21 bis 23 vorzugsweise mit verschiedenen Kühlmedien gekühlt werden. Dem Wärmeaustauscher 21 kann beispielsweise über eine als Spirale gestaltete Kühlmittelzuführung 26 flüssiges Helium zugeführt werden, das über eine Kühlmitte-lableitung 28 wieder abgeführt wird, deren Spirale einen Kegelsfcumpf bildeb. Der Kegelstumpf ist so gestaltet, daß jeweils der Außendurchmesser einer kleineren Windung wenigstens annähernd so groi3 ist undOn the normal conductor 20, which for example consist of copper or aluminum and within the implementation 19 as solid conductor, there are three heat exchangers 21, 22 and 23 »which are in direct contact with the normal conductor, which in this area is preferably made of thin wires, a thin mesh or even from may consist of thin individual cylinders, which are denoted by 24. Under certain circumstances it can be useful to use the normal conductor in the area of the heat exchangers 21 to 23 made of a different material, preferably nickel. the The strength of these thin individual conductors is determined by the penetration depth of the current at the frequency of the conductor and the respective Temperature determined. To establish the temperature gradient between the superconductors 3 and 4 and the normal temperature outside of the implementation 19, the various heat exchangers 21 to 23 can preferably with different Cooling media are cooled. The heat exchanger 21 can, for example, be configured as a spiral Coolant supply 26 liquid helium are supplied, which is discharged again via a coolant discharge line 28, whose spiral forms a conical fuselage. The truncated cone is designed so that the outer diameter of a smaller turn is at least approximately as large and
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vorzugsweise gleich oder größer ist alB der Innendurchmesser der benachbarten größeren Windung. In dieser AusfUhrungsform dient die Kühlmittelableitung 28 zugleich als Strahlungsschild für Wärmestrahlen, die etwa in Richtung des Normalle.iters 20 in den Vakuumbehälter 13 eintreten und auf die Supraleiter 3 und 4 gerichtet sind. Der folgende Wärmeaustauscher 22 kann über eine in gleicher Weise gestaltete Kühlmittelzu- und -ableitung 30 bzw. 32 mit Wasserstoff gekühlt werden. Pur den dritten Wärmeaustauscher 23 kann als Kühlmittel beispielsweise Stickstoff vorgesehen sein, das über eine Zuleitung 34 zu- und über eine Ableitung 36 abgeführt wird. In dieser Ausführungsform wird der Normalleiter im Bereich der drei Wärmeaustauscher stufenweise von Raumtemperatur über die Temperatur des flüssigen Stickstoffs mit etwa 770K und die Temperatur des flüssigen Wasserstoffs von etwa 2O0K auf die Temperatur des flüssigen Heliums mit etwa 4°K herabgekühlt, so daß sich der Supraleiteranschluß 7 unterhalb der Sprungtemperatur der supraleitenden Materialien befindet.preferably equal to or greater than the inner diameter of the adjacent larger turn. In this embodiment, the coolant discharge 28 also serves as a radiation shield for heat rays which enter the vacuum container 13 approximately in the direction of the normal conductor 20 and are directed at the superconductors 3 and 4. The following heat exchanger 22 can be cooled with hydrogen via a coolant supply and discharge line 30 or 32 configured in the same way. For the third heat exchanger 23, nitrogen, for example, can be provided as a coolant, which is supplied via a supply line 34 and discharged via a discharge line 36. In this embodiment, the normal-conductor in the area of the three heat exchanger is gradually cooled down from room temperature above the temperature of liquid nitrogen at about 77 0 C and the temperature of the liquid hydrogen from about 2O 0 K to the temperature of liquid helium of about 4 ° K, so that the superconductor connection 7 is below the critical temperature of the superconducting materials.
Auch der Rückleiter 15, der 3ich im Vakuumbehälter innerhalb eines mit Stickstoff oder Y/asserstoff gekühlten Strahlungsschildes 38 befindet, kann vorteilhaft mit Wärmeaustausehern versehen sein, die in der Figur mit 40 und 42 bezeichnet sind und denen über nicht näher bezeichnete Kühlmittelzuleitungen und -ableitungen Wasserstoff oder Stickstoff als Kühlmittel zugeführt werden kann. Der Wärmeaustauscher 40 kann zweckmäßig mit Wasserstoff und der Wärmeaustauscher 42 kann mit Stickstoff gekühlt werden.The return conductor 15, which is located in the vacuum container within a radiation shield 38 cooled with nitrogen or hydrogen, can also advantageously be equipped with heat exchangers be provided, which are designated in the figure with 40 and 42 and those via unspecified coolant supply lines and discharges hydrogen or nitrogen can be supplied as a coolant. The heat exchanger 40 can expediently with hydrogen and the heat exchanger 42 can with Nitrogen cooled.
Um einen möglichst langen Yfeg für die Kühlmittelzuleitungen bei zugleich kleinem Raum zu erhalten, sind diese Leitungen spiralig von innen nach außen geführt. Diese Kühlmittelleitungen 26, 28, 30, 32, 34 und 36 können vorzugsweise zugleich αϊ« ohmBchcr, olunicch-liapazitiver oder als kapazitiver Spannungsteiler au;ψοführt v/erden, wie er in Fig.2 dargestellt iat. D-':. ein kapazitiver Spannungsteiler praktisch keineIn order to obtain the longest possible Yfeg for the coolant supply lines with a small space at the same time, these lines are routed in a spiral from the inside to the outside. This coolant lines 26, 28, 30, 32, 34 and 36 may preferably also αϊ "ohmBchcr, olunicch-liapazitiver or Au as a capacitive voltage divider; ψο leads v / ground as iat shown in Fig.2. D- ' : . a capacitive voltage divider practically none
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thermischen Verluste erzeugt, erscheint dieser für eine Wechselspannungszuführung besonders gut geeignet. In der Figur ist das Kühlmittelleitungsrohr, das aus einem elektrisch nichtleitendem Material, beispielsweise aus Keramik, Kunststoff, Glas oder Quarz bestehen kann, mit 44 bezeichnet. Es ist durch ringförmige Verbindungsstücke 46, die als Potentialring dienen und aus einem elektrisch gutleitenden Material, beispielsweise Kupfer oder nickel, bestehen können, in einzelne Potentialstufen aufgeteilt. Die Potentialringe 46 stehen einerseits in direktem Kontakt mit der Kühlflüssigkeit im Kühlmittelrohr 26 und andererseits im elektrisch leitenden Kontakt mit einer äußeren Metallhülse 48. Die bei- W den Enden der Metallhülse 48 sind jeweils zu einem Hohlring 50, einem sogenannten Rogowski-Profil, gefaltet. Die Profile haben jeweils gegeneinander einen vorbestimmten Abstand A, der die Elektrodenkapazität bestimmt. Dieser Abstand bestimmt die Größe des kapazitven Stromes über den Spannungsteiler. Da die Überschlagsspannung im Hochvakuum groß ist, kann dieser Spalt A relativ kleingehalten werden. Mit dem Abstand der Potentialringe 46 wird der Spannungsabfall an den einzelnen Stufen des Spannungsteilers bestimmt. Dieser Spannungsabfall wird so gewählt, daß die Durchschlagsspannung der Kühlflüssigkeit mit Sicherheit nicht erreicht wird. JPür die Spannungsfestigkeit der Oberfläche steht jeweils der verhältnismäßig lange Weg eines Isolierrohrteils 52 zur Verfügung, der durch den Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Potentialringen 46 gegeben ist.generates thermal losses, this appears to be particularly well suited for an AC voltage supply. In the figure, the coolant line tube, which can consist of an electrically non-conductive material, for example ceramic, plastic, glass or quartz, is denoted by 44. It is divided into individual potential levels by ring-shaped connecting pieces 46, which serve as a potential ring and can consist of a material with good electrical conductivity, for example copper or nickel. The guard rings 46 are on the one hand in direct contact with the coolant in the coolant pipe 26 and on the other hand in electrically conductive contact with an outer metal sleeve 48. The examples W the ends of the metal sleeve 48 are in each case to form a hollow ring 50, a so-called Rogowski profile, folded. The profiles each have a predetermined distance A from one another, which determines the electrode capacitance. This distance determines the size of the capacitive current across the voltage divider. Since the flashover voltage is high in a high vacuum, this gap A can be kept relatively small. The voltage drop at the individual stages of the voltage divider is determined by the distance between the potential rings 46. This voltage drop is chosen so that the breakdown voltage of the coolant is definitely not reached. The relatively long path of an insulating tube part 52 is available for the dielectric strength of the surface, which path is given by the distance between two successive potential rings 46.
Neben der im Ausführungsbeispiel nach Pig.2 dargestellten Gestaltung der Kühlmittelzu- oder -abführung als Spannungsteiler sind auch andere Gestaltungen zur Herstellung der Spannungsfestigkeit möglich.In addition to the one shown in the embodiment according to Pig.2 Design of the coolant supply or discharge as a voltage divider are also other designs for producing the Dielectric strength possible.
Im Ausführungsbeispiel wurde die Erfindung an Hand einer Zuführung für ein supraleitendes Kabel erläutert. DieIn the exemplary embodiment, the invention was based on a feed for a superconducting cable. the
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Stromzuführung nach der Erfindung kann jedoch allgemein für elektrische Einrichtungen mit tiefgekühlten leitern verwendet werden.Power supply according to the invention can, however, generally for electrical equipment with frozen conductors can be used.
17 Patentansprüche
2 Figuren17 claims
2 figures
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Claims (16)
Priority Applications (8)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |